Тема . №25 Электродинамика (Расчетная задача высокого уровня сложности)
.03 Конденсаторы
Вспоминай формулы по каждой теме
Решай новые задачи каждый день
Вдумчиво разбирай решения
ШКОЛКОВО.
Готовиться с нами - ЛЕГКО!
Подтемы раздела №25 электродинамика (расчетная задача высокого уровня сложности)
Решаем задачу:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#48135

В схеме, изображённой на рисунке, ёмкость батареи конденсаторов не изменяется при замыкании ключа K. Определите ёмкость конденсатора Cx  .

PIC

Показать ответ и решение

До замыкания ключа цепь состоит из двух параллельных блоков последовательных конденсаторов 1 и 2.

PIC

Найдём ёмкость верхнего блока конденсаторов

 1   1    1        2
C--= C-+ 2C-⇒ C1 = 3C.
 1

Аналогично найдём ёмкость нижнего блока

-1-= -1-+ 1-⇒ C2 = -Cx⋅C-.
C2   Cx   C        Cx +C

При параллельном соединении общая ёмкость равна сумме ёмкостей, значит, общая ёмкость цепи до замыкания

     Cx ⋅C   2
C0 = Cx+-C-+ 3C

После замыкания цепь будет состоять из последовательных блоков 1’ и 2’, соединенных последовательно

PIC

Найдём ёмкость блока 1’:

C′1 = C + Cx

Найдём ёмкость блока 2’:

C ′2 = 2C + C = 3C.

Найдём общую ёмкость после замыкания ключа:

 1    1   1     ′   C′1⋅C2′  (C + Cx)⋅3C
C-′= C′-+ C′-⇒ C0 = C-′+-C′=-C +-Cx-+-3C-.
 0    1    2         1   2

По условию C0 =C ′0  , тогда

-Cx⋅C- + 2C = (C-+-Cx)⋅3C-⇒ 3Cx-⋅C-+2C-⋅Cx+-2C2 = (Cc+-C)⋅3C-
Cx + C   3      4C + Cx          3(Cx+ C)          4C +Cx

                           2              2    2            2             2
(5Cx+ 2C)(4C + Cx) =9(Cx+ C ) ⇒ 20C ⋅Cx + 5C x + 8C + 2C ⋅Cx = 9Cx + 18C ⋅Cx+ 9C .

Перенесём в одну стороны

   2           2
4C x − 4C ⋅Cx +C = 0.

Найдём дискриминант

D =16 − 4 ⋅4= 0.

То есть корень один, найдём его

Cx =-4C-= C-.
    2 ⋅4   2
Ответ:
Критерии оценки

Критерии проверки

3 балла ставится за задачу если:

_________________________________________________________________________________________________________________
Приведено полное решение, включающее следующие элементы:

I) Записаны положения теории и физические законы, закономерности, применение которых необходимо для решения задачи выбранным способом (в данном случае: законы параллельного и последовательного соединения конденсаторов)

II) Описаны все вводимые буквенные обозначения величин, кроме тех, которые приведены в условии задачи или представлены в виде констант в КИМ, стандартных обозначений величин, используемых при написании физических законов.(Введены обозначения для величин не входящих в КИМы)

III) Проведены необходимые математические преобразования и расчёты, приводящие к правильному числовому ответу (допускается решение «по частям» с промежуточными вычислениями).

IV) Представлен правильный ответ с указанием единиц измерения искомой величины.

2 балла ставится за задачу если:

_________________________________________________________________________________________________________________
Верно записаны все положения теории, физические законы, закономерности, и проведены необходимые преобразования, но имеются один или несколько из следующих недостатков:

Записи, соответствующие одному или обоим пунктам: II и III, – представлены не в полном объёме или отсутствуют.

И (ИЛИ)

При ПОЛНОМ правильном решении лишние записи, не входящие в решение (возможно, неверные), не отделены от решения (не зачёркнуты; не заключены в скобки, рамку и т. п.).

И (ИЛИ)

При ПОЛНОМ решении в необходимых математических преобразованиях или вычислениях допущены ошибки, и (или) преобразования/вычисления не доведены до конца.

И (ИЛИ)

При ПОЛНОМ решении отсутствует пункт IV, или в нём допущена ошибка. (В ответе обязательны единицы измерений)

1 балл ставится за задачу если:

_________________________________________________________________________________________________________________
Представлены записи, соответствующие одному из следующих случаев.

Записаны только положения и формулы, выражающие физические законы, применение которых необходимо и достаточно для решения данной задачи, без каких-либо преобразований с их использованием, направленных на решение задачи.

ИЛИ

В решении отсутствует ОДНА из исходных формул, необходимая для решении задачи (или утверждение, лежащее в основе решения), но присутствуют логически верные преобразования с имеющимися формулами, направленные на решение задачи.

ИЛИ

В ОДНОЙ из исходных формул, необходимых для решения данной задачи (или в утверждении, лежащем в основе решения), допущена ошибка, но присутствуют логически верные преобразования с имеющимися формулами, направленные на решение задачи.

Во всех остальных случаях за задачу выставляется 0 баллов.

Специальные программы

Все специальные программы

Программа
лояльности v2.0

Приглашай друзей в Школково и получай вознаграждение до 10%!

Крути рулетку
и выигрывай призы!

Крути рулетку и покупай курсы со скидкой, которая привязывается к вашему аккаунту.

Бесплатное обучение
в Школково

Для детей ДНР, ЛНР, Херсонской, Запорожской, Белгородской, Брянской областей, а также школьникам, находящимся в пунктах временного размещения Крыма обучение на платформе бесплатное.

Налоговые вычеты

Узнай, как получить налоговый вычет при оплате обучения в «Школково».

Специальное предложение
для учителей

Бесплатный доступ к любому курсу подготовки к ЕГЭ или олимпиадам от «Школково». Мы с вами делаем общее и важное дело, а потому для нас очень значимо быть чем-то полезными для учителей по всей России!

Вернём деньги за курс
за твою сотку на ЕГЭ

Сдать экзамен на сотку и получить обратно деньги за подготовку теперь вполне реально!

cyberpunkMouse
cyberpunkMouse
Рулетка
Вы можете получить скидку в рулетке!